水性木器涂料流水线涂装生产工艺探讨

水性木器涂料流水线涂装生产工艺探讨

□ 伍忠岳,江岳松,黎 芳,叶荣森
(上海富臣化工有限公司,上海 201707)

0 引 言
目前,水性木器涂料已成为木器涂料发展的热点,尽管行内人士都在不懈努力,并在装修领域、门窗框涂装领域取得了一定的成效,但在木器涂料中占有很大比重的家具领域,一直进展缓慢。双组分水性木器涂料虽然在涂装效果、涂膜性能等方面已能满足部分家具生产要求,但其还存在价格高、施工操作性欠佳、施工条件要求高、生产周期长等缺陷,致使其至今难以大批量涂装生产。施工环境的高要求使很多家具厂对水性木器涂料望而却步。水性木器涂料流水线涂装生产是很多家具厂所期待的,也是涂料界人士梦寐以求的,但在当前水性木器涂料技术水平还不高的情况下,“水性木器涂料流水线涂装生产”是一件难以置信、甚至是不敢想象的事情。而在当前的家具生产中,已有少量的水性木器涂料走上了流水线涂装生产的历程,尽管它们只是水性木器涂料上线涂装生产进程中的一个缩影,尽管它们还不能代表水性木器涂料主体产品可以走向流水线涂装作业。但其能够在水性木器涂料主体产品遭受冷遇的大背景下破茧而出,并迅速成长,很值得我们涂料界人士思考!其涂装工艺及方法也将给我们带来很多启示!

1 当前水性木器涂料流水线涂装生产工艺介绍
1.1 水性实色涂料流水线涂装工艺
1.1.1 喷涂工艺
水性实色涂料喷涂工艺主要应用在一些密度板基材上。我们知道采用普通的喷涂方法(空气喷枪)在常温下施工,密度板容易吸水膨胀,并且,根本不可能实现流水线作业。因此,该工艺是先将密度板高温(180~220 ℃)预热3~5 min,并在预热过程中通过高温模具对密度板进行形状处理(如压花),处理后的密度板马上进行喷涂施工,涂料在遇到高温的密度板后迅速干燥成膜,大量的余热使涂膜中少量的水分及溶剂进一步挥发,从而使之在几分钟之内就可以打磨重涂。由于喷涂的涂膜不厚(一般均匀喷涂一遍即可),涂膜在短时间内即可干燥,因此,不容易出现密度板吸水膨胀现象。这种涂装方法对板面要求不高,打磨只需除掉表面的颗粒即可,打磨后的半成品再次进行高温预热3~5 min,并进行2次喷涂,冷却后即可作为成品打包,整个过程大约只需30m i n左右。因此,它是一种既环保又快捷的生产方法。这种水性木器涂料在木门领域用量很大。
1.1.2 滚涂工艺
水性实色涂料滚涂工艺主要也是以密度板为基材,主要是水性实色底漆。不同的是其基材不用预热,只需和普通U V涂料一样把实色底漆(白色或其他颜色)进行滚涂,再进红外烘道(120 ℃)3~5 min,然后打磨重涂,直到涂膜能完全遮盖基材并填平密度板细孔。一般需重涂2~3道,因此,要求实色底漆的遮盖力要好。经底漆处理后的半成品可根据不同的要求进行着色(如制作假木纹),着色后的产品再进行罩面或其他处理,罩面一般用水性清面漆或U V面漆滚涂2~3道,以加强涂膜表面的物化性能。该工艺的特点是涂料利用率高,有效地结合了水性实色底漆环保、便于操作及U V涂料物化性能好的特点,使整个涂装的环保性能、性价比都达到了较高要求。
1.2 水性木器清漆流水线涂装生产
目前,水性木器清漆的流水线涂装生产还比较少,主要是与U V涂料配套使用,如水性滚涂清漆。这种水性清漆主要有两类:一类是普通的水性着色基料,主要作为水性着色剂的载体;一类是作为增强U V涂料与板材间附着力的功能性底漆,该底漆也可作为水性着色剂载体。这两类水性清漆用量不大,但作用不小,特别是后者,如果没有它,将直接影响到UV涂料在某些领域的推广使用。

2 分析与思考
2.1 产生的原因
2.1.1 技术方面
技术方面可行是这几类水性木器涂料能够走上流水线涂装生产的必要前提,纵观上述几种能够满足流水线涂装生产的水性木器涂料,它们明显具备以下特点之一:
2.1.1.1 固体含量高
水性木器涂料之所以“环保”不仅仅是因为其稀释剂是水,最主要的是在干燥过程中没有大量的有机溶剂释放。稀释剂只是帮助涂料成膜和施工,对于涂膜本身没有多大意义。水性木器涂料中都含有大量的水,这也是造成其干燥慢、不易施工的重要原因,从这种意义上讲,水性木器涂料是不希望有水的。因此,在能达到涂装效果的前提下,水性木器涂料施工的固含量越高越好。水性实色漆能够水
线生产在技术方面可行就是因为其固体含量高、水含量低,能够满足流水线涂装工艺“干燥快”的特点。在上述的水性实色木器涂料中,无论是喷涂工艺,还是滚涂工艺,其固含量都在60%以上。
2.1.1.2 涂膜薄
如果说水性实色木器涂料能够实现流水线作业是因为其固体含量高的原因,那么,水性木器清漆实现流水线涂装作业就是因为其涂膜薄。在水性木器涂料的施工时,业内人士一直建议要遵循“薄涂多道”的施工方法,其目的就是为了加快涂膜干燥速度。而在水性木器涂料的工厂生产时,采用传统的喷涂施工方式不易实现“薄涂”。其原因一方面是水的表面张力较大,喷涂施工时雾化不好,漆雾在基材表面不易铺展。要想得到连续的涂膜,就必须有一定的厚度;另一方面,在家具生产时,为了保证涂膜光泽均匀,一些大平面,如办公桌等必须喷涂较厚才能保持湿膜的均匀性和较好的流平效果。因此,“薄涂”的施工方法在家具生产中发挥有限。而滚涂正好可以实现“薄涂”并保持涂膜的均匀性,其涂膜的最终厚度也正好可以通过“薄涂多道”来实现,涂膜的快速干燥也为之提供了主要前提。虽然滚涂的涂膜效果在光滑度、手感等方面没有喷涂施工那么好,但保持U V涂料滚涂的板面效果还是可以的。因此,水性木器清漆流水线涂装作业还有很大的探索空间。
2.1.2 市场方面
市场有其自己的运行规律和运行动力。为什么U V涂料能在P U涂料如日中天的时代横空出世,并强力挤占其市场?为什么人们对需要大量稀释剂的N C涂料仍热情不减?为什么在水性木器涂料普遍遭受冷遇的大背景下,又有那么几类产品走上了涂装生产的流水线,并以其强劲的生命力展示着其存在的价值?显然,它们都有其生存并挤占其他产品生存空间的“杀手锏”!U V涂料主要体现在其“高效率、高硬度”方面,N C涂料则体现在“价格便宜、施工方便”方面,P U涂料则以综合性能取胜;水性实色漆的上线涂装的原始动力就是“便宜、环保”,水性清漆则是以其不可或缺的“功能性”存在。这些都是它们展现其生命力的内在力量!是市场运行的动力!水性木器涂料主体产品之所以会出现当前的境遇,就是缺乏这种内在的动力。我们知道,在“涂料——涂装工艺——涂装效果”这3个环节中,任何一个环节占有绝对优势都能带动其他环节的更新和进步。如N C涂料的廉价、U V涂料的快捷等。针对水性木器涂料而言,除了拥有“环保”的旗帜,能得到“政策法规”和“消费意识”等外力支持外,其内在动力是什么呢?在上述3个环节中, 涂料的价格由原材料价格决定,涂料生产厂家能改变的空间很小;涂装效果(产品风格和涂膜性能)主要由市场选择决定,涂料生产厂家能改变的空间也很小。因此,我们只能从涂装工艺入手。通过涂装工艺的改变,使水性木器涂料改变原有的施工模式(普通空气喷涂),摆脱施工环境的困扰,才能突破重围,并促进其产业链的畅通。上述几类非主体水性木器涂料走上涂装生产流水线就是最好的例子,水性木器涂料在门窗涂装领域取得很快的进展也是很好的佐证(采用中压混气喷涂工艺[1])。
2.2 “流水线”涂装生产的好处
上述几类水性木器涂料走上涂装流水线可谓是扬长避短,顺势得益,有诸多好处,具体如下:
2.2.1 加快了干燥速度,大大缩短了生产周期
水性木器涂料因其中大部分溶剂是水,因此,在室温条件下,比溶剂型木器涂料干燥要慢。特别是实干阶段,如果没有较大的温度差和湿度差,水分挥发更慢,这就使水性木器涂料在施工过程中、工序间的重涂时间延长,从而延长了整个生产周期。同时,干燥不好,还会使产品在生产过程中叠放或成品包装后出现粘连等问题。干燥环境要求高一直是阻碍水性木器涂料在国内家具行业推广的一个重要原因,尤其是在华东、华南地区,在冬春两季温度底、湿度大,如果没有烘房,水性木器涂料的批量生产很难实现。而上述涂装工艺正好摆脱了干燥环境的困扰。
2.2.2 提高了涂膜硬度
水性木器涂料的最终硬度是可以与一般的溶剂型木器涂料相比的,但硬度上升较慢,其主要原因是其中的水分及少量的高沸点溶剂残留其中,导致涂膜硬度不高。产品走上流水线涂装生产后,采用高温干燥,可使涂膜中的水分及少量的高沸点溶剂更多地挥发出来,从而提高了涂膜硬度。
2.2.3 进一步降低了VOC
为了保证水性木器涂料在低温条件下能正常施工,不产生涂膜开裂等问题,涂料中往往需要添加一定的成膜助剂,这些成膜助剂大多是一些高沸点溶剂,成膜助剂的加入不仅会增加水性木器涂料的成本,影响涂膜的干燥速度,还会加大涂料的V O C含量。由于流水线涂装生产采用了高温干燥,这样涂料就可不加或少加成膜助剂,从而进一步降低水性木器涂料的VOC含量。
2.2.4 避免了“干燥慢”带来的诸多问题
在水性木器涂料的使用中, 由于其干燥慢有时会引起很多问题, 如“鼓筋”、“咬导管”、涂层间“咬起”、涂膜光泽不均匀而出现“阴阳面”等;在密度板上涂装时还会出现密度板吸水膨胀变形等。流水线涂装生产采用高温干燥, 这些问题都可迎刃而解。

3 展望与期待
几年水性木器涂料的生产实践探讨表明,水性木器涂料采用传统的施工工艺和方法(P U涂料喷涂工艺)可以得到比较理想的涂装效果,但其缺陷使之很难实现工厂的大批量涂装生产。目前,水性木器涂料流水线涂装生产已有了几种雏形,尽管其应用范围还比较有限,但其明显的优势及强劲的生命力给了我们不少启示。其和中压混气喷涂工艺取得的成效都表明:涂装工艺的革新改变了水性木器涂料的现状。水性木器涂料(主体产品)要想彻底摆脱当前困境,还必须在涂装工艺方面进行革新。“微波干燥”的出现、水性U V树脂和一些“快干”水性树脂的出现,都在为水性木器涂料主体产品流水线涂装生产奠定必要的条件。相信在法律法规等“外力”及涂装工艺革新等“内力”的双重推动下,水性木器涂料主体产品流水线涂装生产也不再遥远!

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